放大器:A、B、AB、D、G、H

本文详细介绍了五种不同类型的音频放大器:A类、B类、AB类、D类及G类和H类放大器。从工作原理、效率、线性度等方面对比了它们的特点,帮助读者理解各种放大器的优势和应用场景。

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  A类

  A类放大器是最简单的放大器类型,对于任何输出波形,其输出级的晶体管始终处于导通状态(不会完全关断)。这类放大器具有极佳的线性特性,但效率很低。

  B类

  B类放大器的输出级晶体管只在信号波形的半个周期(180度)导通,为了对整个信号进行放大,使用了两个晶体管,一个用于正输出信号,另一个用于负输出信号。B类放大器的效率远远高于A类放大器,但由于两个晶体管从通到断过程中存在交越点,失真较大。

  AB类

  A类和B类组合即AB类放大器,效率高于A类放大器,失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置,使信号接近零(B类放大器引入非线性的工作点)时两个晶体管导通;大信号时,晶体管转换到B类工作方式。由此可见,小信号时两个晶体管均保持有效工作,类似于A类放大器;大信号时,相应于波形的每半周,只有一个晶体管保持有效状态,类似于B类放大器。

  D类

  D类放大器的输出为开关波形,开关频率远远高于需要恢复的音频信号的最高频率。经过低通滤波后,输出波形的平均值与实际的音频信号保持一致。由于工作时输出级晶体管处于完全导通或完全关断状态,不会进入晶体管的线性工作区(这是导致其它类型放大器低效的原因),D类放大器具有极高效率(高达90%,甚至更高)。现代D类放大器可以达到与AB类放大器同等级别的保真度。

  G类

  G类放大器与AB类放大器相同,但它采用了两路或更多的供电电源工作在小信号电平时,放大器采用较低的电源电压供电。随着信号电平的提升,放大器自动切换到适当的电源电压。由于只在必要时采用高压供电而AB类放大器则始终采用高压供电,G类放大器的效率高于AB类放大器。A类-H类放大器指南(续)

  H类

  H类放大器通过调节其自身的电源电压,最大程度地降低输出级的压降。可以采用多个分立电压,也可采用连续可调的电压。虽然与G类放大器技术类似,旨在降低输出级电路的功耗,但H类放大器技术无需采用多个供电电源。H类放大器的设计比其它放大器复杂,需要额外的控制电路来预测、控制电源电压。

  A类

  A类放大器是最简单的放大器类型,对于任何输出波形,其输出级的晶体管始终处于导通状态(不会完全关断)。这类放大器具有极佳的线性特性,但效率很低。

  B类

  B类放大器的输出级晶体管只在信号波形的半个周期(180度)导通,为了对整个信号进行放大,使用了两个晶体管,一个用于正输出信号,另一个用于负输出信号。B类放大器的效率远远高于A类放大器,但由于两个晶体管从通到断过程中存在交越点,失真较大。

  AB类

  A类和B类组合即AB类放大器,效率高于A类放大器,失真低于B类放大器。通过对电路中的两个晶体管进行偏置,使信号接近零(B类放大器引入非线性的工作点)时两个晶体管导通;大信号时,晶体管转换到B类工作方式。由此可见,小信号时两个晶体管均保持有效工作,类似于A类放大器;大信号时,相应于波形的每半周,只有一个晶体管保持有效状态,类似于B类放大器。

  D类

  D类放大器的输出为开关波形,开关频率远远高于需要恢复的音频信号的最高频率。经过低通滤波后,输出波形的平均值与实际的音频信号保持一致。由于工作时输出级晶体管处于完全导通或完全关断状态,不会进入晶体管的线性工作区(这是导致其它类型放大器低效的原因),D类放大器具有极高效率(高达90%,甚至更高)。现代D类放大器可以达到与AB类放大器同等级别的保真度。

  G类

  G类放大器与AB类放大器相同,但它采用了两路或更多的供电电源工作在小信号电平时,放大器采用较低的电源电压供电。随着信号电平的提升,放大器自动切换到适当的电源电压。由于只在必要时采用高压供电而AB类放大器则始终采用高压供电,G类放大器的效率高于AB类放大器。A类-H类放大器指南(续)

  H类

  H类放大器通过调节其自身的电源电压,最大程度地降低输出级的压降。可以采用多个分立电压,也可采用连续可调的电压。虽然与G类放大器技术类似,旨在降低输出级电路的功耗,但H类放大器技术无需采用多个供电电源。H类放大器的设计比其它放大器复杂,需要额外的控制电路来预测、控制电源电压。

在选择合适的功放型时,硬件工程师应综合考虑音质、效率、失真应用场景等多个因素。A功放以其卓越的音质极低的失真度,广泛应用于需要高保真音频的场合,如监听器高端音频系统。然而,其效率较低导致能源浪费问题,因此不适合功率输出要求较高的应用。B功放则在效率上有很大优势,其晶体管仅在信号半个周期内导通,显著提高了能转换效率,常用于需要高效率但可以容忍一定程度失真的场合。然而,B功放容易产生交越失真,对设计要求更高以确保失真控制。AB功放作为AB的折中方案,通过在B的基础上引入一定比例的A偏置,有效降低了失真,同时保持了相对较高的效率,因此在通用音响系统中十分常见。D功放,也称为数字功放,通过采用脉宽调制(PWM)技术,实现了极高的效率很小的热产生,但其设计复杂,需要高质的滤波器来还原音频信号。D功放适用于便携式设备对效率有严格要求的系统。此外,随着新型功放技术的发展,如G、H功放等,它们在特定条件下提供比传统功放更好的性能。因此,硬件工程师在选择功放型时,应深入了解各种功放的特性,并结合具体的音频系统要求,进行权衡选择。《音频功放电路详解:从A到D》是一份详尽的资料,它将帮助你全面了解各种功放的工作原理、优缺点及应用场合,为你的设计决策提供充分的理论支持实践指导。 参考资源链接:[音频功放电路详解:从A到D](https://wenku.youkuaiyun.com/doc/2u20c7k5im?spm=1055.2569.3001.10343)
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